專利名稱：功率電子開關(guān)電路及其死區(qū)時(shí)間的控制切換方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于開關(guān)電源技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種功率電子開關(guān)及其死區(qū)時(shí)間的控制切換方法。
背景技術(shù)：
功率電子開關(guān)的死區(qū)時(shí)間是影響功率器件的效率和性能的主要因素。在常用的開關(guān)電源 技術(shù)中，過寬的死區(qū)時(shí)間會(huì)導(dǎo)致功率管寄生二極管的導(dǎo)通，從而減小轉(zhuǎn)換效率；過窄的死區(qū) 時(shí)間會(huì)使功率管在某些條件下出現(xiàn)同時(shí)導(dǎo)通的情況，從而使開關(guān)電源轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部發(fā)生--個(gè) 短路電流。這些都會(huì)影響開關(guān)電源電路的轉(zhuǎn)換效率。而在用于信號(hào)功率放大的D類功率放大 器中，死區(qū)時(shí)間會(huì)在輸出的信號(hào)中引入失真。
US2006/0012428A1描述了一種D類放大器的，其中有一個(gè)死區(qū)時(shí)間預(yù)設(shè)單元用來控制輸 出的死區(qū)時(shí)間。但是死區(qū)時(shí)間更多的是與功率開關(guān)管的寄生電容相關(guān)。該發(fā)明中的方法不能 直接解決問題。在F. Nyboe， C. Kaya， L. Risbol， P. Andreani, /f 2鄰/Ti/朋o/〃/ /r d"-" /l"c//o/!卿/!丫ie/'ftit/x/t 5Y欲e, ISSCC06, Tech. Papers, Page 344。(尼波，凱亞，尼斯伯， 安德尼亞， 一種能提供240瓦D類音頻放大器，2006年國際固態(tài)電子會(huì)議技術(shù)文集，"1頁) 提出了一種兩步驅(qū)動(dòng)的方法來消除由于驅(qū)動(dòng)功率開關(guān)所產(chǎn)生的死區(qū)時(shí)間的問題。但是該文章 中提出的方法只適用于使用高壓和雙阱的工藝中。不利于將該電路集成到片上系統(tǒng)中。在 Marco Berkhout:， (S7ass " 0〃f/wt 5Ya《e wit/ Zero /teat/ 7Y/we， ISSCC()3， Tech. lJaper (馬羅可.伯克特， 一種具有零死區(qū)的D類放大器的輸出級(jí)，2003年國際固態(tài)電子會(huì)議技術(shù)文 集)中描述了一種用晶體管正反饋的方法來消除死區(qū)時(shí)間的方法。在這種方法中用于反饋的 晶體管的尺寸對消除死區(qū)的效果的影響非常敏感。在實(shí)際設(shè)計(jì)中不易起到很好的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種功率電子開關(guān)電路及其死區(qū)時(shí)間的控制切換方法，以弱化或 均勻化功率電子開關(guān)的死區(qū)時(shí)間對功率器件的效率和性能的影響。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種功率電子開關(guān)電路，包括驅(qū)動(dòng)信號(hào)分布電路和與之相連的多個(gè)并聯(lián)的功率管，所述 驅(qū)動(dòng)信號(hào)分布電路包括多個(gè)用于驅(qū)動(dòng)對應(yīng)功率管的驅(qū)動(dòng)電路。
較佳的，所述驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)到達(dá)每一功率管時(shí)存在均勻的延時(shí)。
較佳的，通過每一功率管的電流相等。
一種控制切換功率電子開關(guān)的死區(qū)時(shí)間的方法，將一個(gè)功率開關(guān)被均勻拆分成多個(gè)功率 管，而每一個(gè)拆分后的功率管分別被多個(gè)對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路所驅(qū)動(dòng)。
較佳的，通過每一功率管的電流相等。
較佳的，每個(gè)驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)到達(dá)每一功率管時(shí)存在均勻的延時(shí)。 本發(fā)明將已有技術(shù)中功率電子開關(guān)所產(chǎn)生的死區(qū)時(shí)間及因此產(chǎn)生的效應(yīng)拆分成多個(gè)，從而均勻分布在死區(qū)時(shí)間中。這使得在死區(qū)時(shí)間中由于功率管的柵電容、功率管的負(fù)載及電流等因素易于產(chǎn)生的不理想效應(yīng)被弱化和均勻化。


圖1為本發(fā)明功率電子開關(guān)電路實(shí)施例； 圖2為本發(fā)明驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路的輸入和輸出波形示意圖； 圖3為本發(fā)明功率電子開關(guān)電路中驅(qū)動(dòng)信號(hào)分布電路實(shí)施例； 圖4為本發(fā)明實(shí)施例功率開關(guān)電路整體輸出的等效電流圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示， 一種功率電子開關(guān)電路，包括驅(qū)動(dòng)信號(hào)分布電路和與之相連的多個(gè)并聯(lián)的 功率管，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)分布電路包括多個(gè)用于驅(qū)動(dòng)對應(yīng)功率管的驅(qū)動(dòng)電路。所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)為 到達(dá)每一功率管時(shí)存在均勻延時(shí)的信號(hào)。
一種控制切換功率電子開關(guān)的死區(qū)時(shí)間的方法，將傳統(tǒng)的總的傳輸電流的功率開關(guān)拆分 成多個(gè)相等電流的功率管，而每一個(gè)傳輸電流的功率管分別被相對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路所驅(qū)動(dòng)。
圖1中，驅(qū)動(dòng)信號(hào)分布電路(Driv]'ng Signal Distributor)的輸入和輸出信號(hào)波形如圖2 所示。從CP,/C^、 CP:A:N2、…、CP /CN ，分別按順序驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的功率開關(guān)(Power M0SI'l':T) 1 、 2、…、n。這樣由于每個(gè)功率開關(guān)所流過的負(fù)載電流是滿負(fù)荷電流的1/n。
一個(gè)簡單的用于實(shí)現(xiàn)上述功能的電路如圖3所示。在此需要說明的是，本發(fā)明驅(qū)動(dòng)信號(hào) 分布電路不限于圖3所示的方式，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在了解本發(fā)明后，無需創(chuàng)造性的勞動(dòng)就 可以設(shè)計(jì)出多種實(shí)現(xiàn)上述功能的驅(qū)動(dòng)信號(hào)分布電路，這些均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
在開關(guān)切換瞬間，流過負(fù)載的電流如圖4所示。圖中示意了經(jīng)過功率開關(guān)輸出的電流的
波形示意。隨著分布開關(guān)從i二l到n的分步驅(qū)動(dòng)，電路輸出的等效電流以接近線性的模式提 高。圖中所示的波形同樣可以用于當(dāng)電流下降時(shí)的情況。
這樣的驅(qū)動(dòng)情況下，有以下優(yōu)點(diǎn)
1、 對于D類功率放大器(這種放大器直接從數(shù)字語音數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)功率放大而不需要進(jìn)行模 擬轉(zhuǎn)換，通常稱作數(shù)字功率放大器或者D類放大器)中功率開關(guān)，由于其輸出電流是以接近線 性的曲線輸出，所以在開關(guān)切換瞬間由于晶體管開關(guān)瞬間非線性電阻所引入的非線性效果被 最小化。
2、 對于D類功率放大器和開關(guān)電源中功率開關(guān)，由于其實(shí)際開關(guān)切換時(shí)間被分割成多個(gè) 小的切換時(shí)間。對于單獨(dú)的小開關(guān)，其死區(qū)時(shí)間所引入的諸如短路電流，寄生二極管的導(dǎo)通 等問題得到了有效的緩解，同時(shí)提高了轉(zhuǎn)換的效率。
3、 本發(fā)明中提出功率電子開關(guān)電路更易于在單芯片中集成。
權(quán)利要求
1、一種功率電子開關(guān)電路，其特征在于包括驅(qū)動(dòng)信號(hào)分布電路和與之相連的多個(gè)并聯(lián)的功率管，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)分布電路包括多個(gè)用于驅(qū)動(dòng)對應(yīng)功率管的驅(qū)動(dòng)電路。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種功率電子開關(guān)電路，其特征在于所述驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)到達(dá)每一功率管時(shí)存在均勻的延時(shí)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種功率電子開關(guān)電路，其特征在于通過每一功率管的電流相等。
4、 一種控制切換功率電子開關(guān)的死區(qū)時(shí)間的方法，其特征在于將一個(gè)功率開關(guān)被均勻拆分成多個(gè)功率管，而每一個(gè)拆分后的功率管分別被多個(gè)對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路所驅(qū)動(dòng)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制切換功率電子開關(guān)的死區(qū)時(shí)間的方法，其特征在于通過每一功率管的電流相等。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的控制切換功率電子開關(guān)的死區(qū)時(shí)間的方法，其特征在于每個(gè)驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)信號(hào)到達(dá)每一功率管時(shí)存在均勻的延時(shí)。
全文摘要
功率電子開關(guān)電路及其死區(qū)時(shí)間的控制切換方法，所述功率電子開關(guān)電路包括驅(qū)動(dòng)信號(hào)分布電路和與之相連的多個(gè)并聯(lián)的功率管，所述驅(qū)動(dòng)信號(hào)分布電路包括多個(gè)用于驅(qū)動(dòng)對應(yīng)功率管的驅(qū)動(dòng)電路。所述方法為，將一個(gè)功率開關(guān)被均勻拆分成許多功率管，而每一個(gè)拆分后的功率管分別被相對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)電路所驅(qū)動(dòng)，在每個(gè)驅(qū)動(dòng)電路之間保存均勻的延時(shí)。本發(fā)明將已有技術(shù)中功率電子開關(guān)所產(chǎn)生的死區(qū)時(shí)間及因此產(chǎn)生的效應(yīng)拆分成多個(gè)，從而均勻分布在死區(qū)時(shí)間中。這使得在死區(qū)時(shí)間中由于功率管的柵電容、功率管的負(fù)載及電流等因素易于產(chǎn)生的不理想效應(yīng)被弱化和均勻化。
文檔編號(hào)H03K17/00GK101174826SQ20061011784
公開日2008年5月7日 申請日期2006年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月1日
發(fā)明者剛 許 申請人:捷頂微電子(上海)有限公司